化工原理习题–复习用.docVIP

【1-32】如习题1-32附图所示，有黏度为、密度为的液体，从高位槽经直径为的钢管流入表压为的密闭低位槽中。液体在钢管中的流速为，钢管的相对粗糙度，管路上的阀门当量长度。两液槽的液面保持不变，试求两槽液面的垂直距离H。 解 高位槽液面至低位槽液面之间列伯努利方程计算H，低位槽液面为基准面。 ， 液体密度 雷诺数 管长，阀门，高位槽的管入口，低位槽管出口，90°弯头 【1-33】如习题1-33附图所示，用离心泵从河边的吸水站将20℃的河水送至水塔。水塔进水口到河水水面的垂直高度为34.5m。管路为的钢管，管长1800m，包括全部管路长度及管件的当量长度。若泵的流量为，试求水从泵获得的外加机械能为多少？钢管的相对粗糙度。 解 水在20℃时， 流量 流速 查得 摩擦阻力损失 以河水水面为基准面，从河水水面至水塔处的水管出口之间列伯努利方程。 【4-24】在一套管换热器中，内管中流体的对流传热系数，内管外侧流体的对流传热系数。已知两种流体均在湍流条件下进行换热。试回答下列两个问题：(1)假设内管中流体流速增加一倍；(2)假设内管外侧流体流速增加两倍。其他条件不变，试问总传热系数增加多少？以百分数表示。管壁热阻及污垢热阻可不计。 解 已知 (1) 内管中流体流速增加一倍， 增加37% (2) 增加27. 6% 增大小者，对增大K有利。【4-25】有一套管式换热器，内管为，外管为。内管中有流量为的苯被加热，进口温度为50℃，出口温度为80℃。套管的环隙中有绝对压力为200kPa的饱和水蒸气冷凝放热，冷凝的对流传热系数为。已知内管的内表面污垢热阻为，管壁热阻及管外侧污垢热阻均不计。试计算：(1)加热水蒸气用量；(2)管壁对苯的对流传热系数；(3)完成上述处理量所需套管的有效长度；(4)由于某种原因，加热水蒸气的绝对压力降至140kPa。这时，苯出口温度有何变化？应为多少度（设苯的对流传热系数值不变，平均温度差可用算术平均值计算）。 解 苯， 热负荷 (1) 水蒸气用量 (2) 苯的对流传热系数 　　　湍流 苯被加热 (3)管长 (4) 水蒸气绝对压力时，苯的出口温度。 　 【5-16】用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50℃，压力为100kPa，相平衡关系为，气相总传质系数。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为。试求填料塔的填料层高度，气相总传质单元数用对数平均推动力法及吸收因数法的计算式计算。 解 (1)气相总传质单元高度计算 入塔混合气的流量 惰性气体流量 (2) 气相总传质单元数计算 ，回收率 ①吸收因数法计算 ② 对数平均推动力法计算 (3)填料层高度Z计算 【5-17】混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成（摩尔比）。混合气体处理量为（按标准状态，），塔径为1.5m。亨利系数，液相体积总传质系数。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。 解 (1)用水量计算 ，， 混合气流量 惰性气体流量 用水量 (2) 填料层高度Z计算 水溶液的总浓度 体积传质系数 液相总传质单元高度 ①对数平均推动力法计算 气液相平衡常数 液相总传质单元数 ②吸收因数法计算 填料层高度 【6-10】在一连续操作的精馏塔中分离苯一甲苯混合液，原料液中苯的组成为0.28（摩尔分数）。馏出液组成为0.98（摩尔分数），釜液组成为0.03（摩尔分数）。精馏段上升蒸气的流量，从塔顶进入全凝器，冷凝为泡点液体，一部分以回流液L进入塔顶，剩余部分作为馏出液D采出。若回流比，试回答下列问题：(1)计算馏出液流量D与精馏段下降液体流量L；(2)计算进料量F及塔釜釜液采出量W；(3)若进料为饱和液体，计算提馏段下降液体流量L与上升蒸气流量；(4)若从塔顶进入全凝器的蒸气温度为82℃，试求塔顶的操作压力。苯与甲苯的饱和蒸气压用Antoine方程计算，其计算式见例6-2。 习题6-9附图 解 (1) 已知 馏出液流量 精馏段下降液体流量 (2) 已知，代入式 求得进料流量 釜液采出量 (3) 提馏段下降液体流量 提馏段上升蒸气流量 或 (4) 塔顶操作压力计算 苯 甲